第一篇：廣州大學鄧宏光CDIO總結報告(摩托車發動機 機床 銑床 割草機 鋼鐵冶煉)

廣州大學機械設計制造及其自動化特色專業

工業系統CDIO分析總結報告

分析項目：本學期所學所有內容 班級：機械113 報告人姓名：丘雄鋒 學號：1107200084 報告日期：2012/12/29

廣州大學機電工程系

摘要： 通過一個學期的時間學習工業系統CDIO分析課程后，我們了解了眾多的工業系統，也在當中學到了很多關于工業系統的知識。下面以我們本學期所學的知識為內容以及學習的先后順序分別對摩托車發動機的分析、金屬切削機床的分析、割草機的分析、鋼鐵冶煉的分析做一個闡述，總結一下自己在工業系統CDIO分析課程中的所學到的重點內容以及自己對這些問題的一下看法，隨便復習一下所學內容以達到查缺補漏的效果。

關鍵詞： 摩托車發動機 機床 銑床 割草機 鋼鐵冶煉

前言 在工業系統CDIO分析課程整個學期的學習中我們總共做了2份工業系統5F分析，包括摩托車發動機的5F分析和金屬切削機床的5F分析以及3次答辯，包括摩托車發動機的答辯、金屬切削機床的答辯和期末總結答辯，還做了離合器的測繪以及solidworks繪圖還以及割草機10個零件的測繪和手工繪圖。轉眼間這個學期的工業系統CDIO分析課程已接近尾聲，如今做一個總結報告，在查缺補漏的同時還能加深對這門課程的理解。

課程總結

摩托車發動機的分析

一、1.發動機是摩托車的動力源，其主要原理是將液體或氣體燃料與空氣混合后輸入機器內部燃燒而產生熱能，熱能驅使活塞做往復直線運動，再通過曲柄連桿機構將往復運動轉化旋轉運動的機械能的裝置，也稱為內燃機。在發動機內每一次將熱能轉化為機械能，都必須經過吸氣、壓縮、燃燒、排氣四個過程，稱之為一個工作循環。根據一個工作循環的活塞往復次數不同，將發動機分為二沖程和四沖程發動機。2.四沖程發動機工作原理：

四沖程發動機的一個工作循環由四個沖程組成，即曲柄旋轉兩圈，活塞在汽缸中往返兩次，完成吸氣、壓縮、燃燒、排氣四個工作過程。其工作原理如下圖所示：

3.二沖程發動機工作原理：

二沖程發動機的一個工作循環由二個沖程組成，即曲柄旋轉一圈，活塞在汽缸中往返一次，完成吸氣、壓縮、燃燒、排氣四個工作過程。其工作原理如下圖所示：

二、發動機分類

1.按照活塞運動方式分為：往復活塞式和旋轉活塞式；

2.按照工作循環所需活塞行程數分為：兩沖程和四沖程發動機； 3.按照使用燃料分為：汽油、柴油、氣體發動機等； 4.按照著火方式分為：強制點燃式和壓燃式發動機； 5.按照冷卻方式分為：風冷式和水冷式；

6.按照供油方式分為：化油器式和噴射式汽油發動機； 7.按照氣缸數分為：單缸和多缸；

8.按照配氣機構的形式分為：頂桿機和鏈條機； 9.按照進氣方式分為：增壓式和非增壓式發動機。

三、摩托車發動機組成及功用 系統組成：

摩托車發動機外形如圖2所示，由機體組件、曲柄連桿機構、配氣機構、供給系、點火系、潤滑系、起動裝置和傳動裝置等八大系統組成。下面主要講一下配氣機構、化油器原理、點火系。配氣機構：

鏈條機：由進氣門、排氣門、氣門搖臂、搖臂軸、凸輪軸、鏈輪和鏈條組成。頂桿機：由進氣門、排氣門、上搖臂、下搖臂、搖臂軸、凸輪軸、頂桿組成。功用：是使新鮮的可燃混合氣按照要求的時間及時充入汽缸、廢氣及時排除汽缸。化油器原理：是利用文丘里管的原理，空氣流經變截面的喉管處，因截面積逐漸變小，空氣流速加大，在喉管處達到最大值，并在喉管處形成負壓；化油器的浮子室與喉管上的主供油通道連通，浮子室又與大氣相通，根據液體流動的壓差原理，浮子室的汽油通過主油道、噴射到喉管中，被高速的氣流吹散、蒸發、霧化和混合，供發動機燃燒。點火系：

組成：主要由磁電機（蓄電池）、點火開關、點火器、點火線圈、火花塞組成； 功用：根據發動機工況變化，準時向發動機缸內的可燃混合氣提供電火花，點燃混合氣。點火器工作原理：如下圖所示

點火器原理

四、發動機主要性能指標有動力性指標（有效扭矩、有效功率、轉速等）和經濟性指標（燃油消耗率等）

有效扭矩：發動機曲軸輸出的扭矩為有效扭矩，以Me表示，扭矩的單位為N.m。有效扭矩與外界施加于發動機輸出軸上的阻力矩相平衡。由于摩托車發動機在扭矩測試時是測量輸出軸（副軸）的扭矩，用Mt（也就是發動機臺架上的測量扭矩）表示，因此，必須將輸出軸的扭矩Mt轉化為曲軸有效扭矩Me，轉化公式如下： Mt ×K Me＝————

I發× η 式中：K－－為大氣環境修正系數；

I發－－為曲軸到副軸間的總傳動比； η－－為曲軸到副軸間的傳動效率。

金屬切削機床的分析

按加工方式或加工對象可分為車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、花鍵加工機床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機床、鋸床和刻線機等。每類中又按其結構或加工對象分為若干組，每組中又分為若干型。機床的切削加工是由刀具與工件之間的相對運動來實現的，其運動可分為表面形成運動和輔助運動兩類。輔助運動主要包括刀具或工件的快速趨近和退出、機床部件位置的調整、工件分度、刀架轉位、送夾料，啟動、變速、換向、停止和自動換刀等運動。

車床

車床是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。

車床依用途和功能區分為多種類型。普通車床的加工對象廣，主軸轉速和進給量的調整范圍大，能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產效率低，適用于單件、小批生產和修配車間。

轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產。

自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產。

多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環和軸類工件，其生產率比普通車床提高3～5倍。

銑床

銑床是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部門得到廣泛應用。

銑床種類很多，一般是按布局形式和適用范圍加以區分，主要的有升降臺銑床、龍門銑床、單柱銑床和單臂銑床、儀表銑床、工具銑床等。

數控機床

數字控制機床是用數字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數控機床。

數控機床具有廣泛的適應性，加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動機床高，可以精確加工復雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復雜的工件，并能獲得良好的經濟效果。

隨著數控技術的發展，采用數控系統的機床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機床和電火花加工機床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進行多工序加工的加工中心、車削中心等。

齒輪加工機床

齒輪加工機床是加工各種圓柱齒輪、錐齒輪和其他帶齒零件齒部的機床。齒輪加工機床的品種規格繁多，有加工幾毫米直徑齒輪的小型機床，加工十幾米直徑齒輪的大型機床，還有大量生產用的高效機床和加工精密齒輪的高精度機床。

齒輪加工機床廣泛應用在汽車、拖拉機、機床、工程機械、礦山機械、冶金機械、石油、儀表、飛機和航天器等各種機械制造業中。

割草機的分析

割草機是給割草人員在提供切割牧草的功能的一種機械設備和綠化環保設備。它可以在非雨雪天氣在草坪上工作。

割草機分為啟動系統，動力系統，動力傳動系統，割草集草系統，行走系統，控制系統。

啟動系統：啟動系統主要由啟動繩，彈簧和拉盤外殼組成。拉動啟動繩，帶動發動機連桿并壓縮彈簧，在松開啟動繩時，彈簧可彈回，將繩子卷回。

動力系統：動力系統主要由供油裝置，發動機，離合器，散熱裝置，發電裝置組成。它沒有復雜的變速系統，直接將能量傳遞給主軸。

動力傳動系統：由主軸，行星齒輪。皮帶傳動裝置等組成。組要是將發動機的動力傳給割草系統和行走系統。

割草集草系統：組要由主軸，刀片，集草袋組成。這是割草機的主要功能。行走系統：主要由減速裝置，前后輪，調節車輪高低裝置組成。

控制系統：主要由控制按鈕或旋鈕，傳動繩組成。主要是控制離合器和和油門的。

刀片材料的選擇

割草機刀片必須采用高強度優質鋼材，經過特殊熱處理工藝保證刀片有較高 的強度、鋒利度、耐磨性、抗沖擊韌性。刀架及刀片外形應該符合空氣動力學要 求，盡量減少運動時的空氣阻力，以降低功率消耗。裝配、調整刀具時，必須保證兩端力矩平衡，以減少振動和噪聲。滾刀和定刀的刀片材料均選用彈簧鋼。彈簧鋼是專門用來制造各種彈簧和彈 性元件或類似性能要求的結構零件的主要材料。彈簧鋼具有優良的綜合性能，如 力學性能(特別是彈性極限、強度極限、屈強比)、抗彈減性能(即抗彈性減退性能，又稱抗松弛性能)、疲勞性能、淬透性、物理化學性能(耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等)。除此之外，彈簧鋼還具有優良的冶金質量(高的純潔度和均勻性)、良 好的表面質量(嚴格控制表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。

鋼鐵冶煉的分析

鋼鐵制造的工藝流程:高爐煉鐵、鐵水預處理、轉爐煉鋼、精煉、連鑄、軋制。

鋼鐵是怎樣煉成的？可看以下圖示

煉鐵：還原

煉鋼：氧化過程

C、Si、Mn、P等元素發生氧化(Fe2O3、Fe3O4、FeO)+(C、CO、H2)→ 鐵（Fe）

1冶金的定義。冶金方法包括(火法冶金)，(濕法冶金)和 電冶金。鋼鐵生產的 傳統流程和

短流程的特點比較。（1）冶金：

定義：研究任何經濟地從礦石中或其他原料中提取金屬或金屬化合物，并用各種加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學。

①火法冶金：高溫條件下通過一系列的物理化學反應使礦石和精礦中的有價金屬與脈石成分分離，達到提取、提純金屬目的。整個過程包括原料準備、冶煉和精煉三個工序。

②濕法冶金；在低溫下通過溶劑處理，使礦石和精礦中的有價金屬與脈石成分分離，達到提取、提純金屬的目的。

包括浸出、分離、富集和提取工序。

③電冶金：利用電能提取和精煉金屬的方法。包括電熱冶金和電化學冶金（1）傳統長流程（間接煉鋼法）

高爐煉鐵——轉爐煉鋼

特點：工藝成熟，生產率高，但成本高、使用焦炭。

（2）短流程（直接煉鋼法）

直接還原——電爐

特點：工序少、避免反復氧化、還原過程、解決焦碳緊缺。但需要使用高品位精礦和高質量的一次能源，電耗高。

高爐五大附屬系統名稱及作用。

（1）原料系統；保證及時準確，穩定地將合格原料從儲礦槽送上高爐爐頂。（2）送風系統；保證連續可靠地給高爐冶煉提供所需數量和溫度的熱風。（3）渣鐵處理系統；處理高爐排放的渣，鐵保證高爐生產正常進行。（4）煤氣清洗系統；回收高爐煤氣。

（5）噴吹系統。保證噴入高爐所需燃料，以代替部分焦炭，降低焦炭消耗。煉鋼生產線工藝流程

氧氣頂吹轉爐示意圖

把生鐵冶煉成鋼的主要要解決的問題：

1、適當的降低生鐵里面的含碳量。

2、調整鋼里合金含量在合理范圍之內。

3、除去大部分硫、磷等有害雜質。

煉鋼的主要反應原理：利用氧化還原反應，在高溫下，用氧化劑把生鐵里過多的碳和其他雜質氧化成氣體或爐渣除去。煉鋼時常用的氧化劑一般是空氣、純氧氣或者氧化鐵。

利用氧氣頂吹轉爐煉鋼設備，按照配料要求先把廢鋼裝到爐內，然后倒入鐵水，并加適量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧氣噴槍插入爐內，吹入氧氣（純度大于99%的高壓氧氣流）。氧氣直接和高溫鐵水反應，使部分鐵變成氧化亞鐵，并放出大量的熱：

2Fe + O2 = 2 FeO 生成的氧化亞鐵再把鐵水里的硅、錳、碳依次氧化，如；

FeO + C = CO + Fe 生成的一氧化碳能從鐵水里直接排出；生成的二氧化硅、氧化錳以及鐵里的硫、磷跟造渣的生石灰在相互作用下形成爐渣排出。

因此；生鐵煉鋼時，鐵是一定先與氧氣反應（鐵相當于還原劑），生成的氧化亞鐵再次作氧化劑而被還原成鐵。

總結

以上內容相對之前所學內容忽略了一些次要的內容但也有所補充新內容，通過這個學期的學習使自己對工業系統有了一個全新的認識，也對不少機器的原理等各方面有了更多的了解。學會了分析工業系統的基本方法、基本流程以及在分析過程中應該注意的問題。在此感謝鄧宏光老師以及同學們的幫助！